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Efectos del cambio climático en los patrones de endemismo de los mamíferos terrestres de méxico


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Efectos del cambio climático en los patrones de endemismo de los mamíferos terrestres de méxico

Oscar AGUADO BAUTISTAa, Tania ESCALANTEa



a Museo de Zoología “Alfonso L. Herrera”, Departamento de Biología Evolutiva, Facultad de Ciencias,UNAM, C.P. 70-399, 04510 México, D.F. email: bounduflo@hotmail.com
RESUMEN

Hoy en día se han registrado las consecuencias más próximas del Cambio Climático (CC) como las inundaciones, sequías, daños en la biodiversidad, entre otros. Pero en los años subsecuentes se esperan consecuencias peores. Por ello hemos realizado un estudio de los impactos que podrían sufrir los patrones de endemismo de los mamíferos terrestres de México, implicando cambios evolutivos. Empleando un análisis de endemicidad, el modelado de la distribución de 413 especies y los Sistemas de Información Geográfica (SIG) hemos recuperado 23 áreas de endemismo actuales y 16 a 21 áreas para el período 2086-2095. Se observan la disminución del número de especies en 11 áreas y la reducción de tamaño en 17 áreas debidos al CC, por tanto las estrategias de conservación tendrán que incrementarse y ser inclusivas con la mayoría de los taxones de los patrones y biotas únicas, para mitigar el impacto del CC.



Palabras clave: biogeografía, endemicidad, calentamiento global, mamíferos.

1. IntroducCión

El Cambio Climático (CC) ha causado daños como aumentos en el nivel del mar; pérdida de los glaciares; inundaciones, sequías y eventos extremos (Trenberth, 2011); transformaciones en la distribución de las especies; cambios demográficos y fenológicos de los taxones; y algunas extinciones de especies (Staudinger et al., 2012). Esto puede implicar a largo plazo un giro total a la historia de biotas enteras. Por ello hemos realizado un análisis para conocer las consecuencias del CC en los patrones biogeográficos, como es el caso de las áreas de endemismo, las cuales han sido definidas como la congruencia distribucional de al menos dos taxones (Platnick, 1991) y que reflejan la historia de esa área y su biota. El objetivo de este trabajo es examinar los impactos del CC en los patrones de endemismo de los mamíferos terrestres de México.



2. MATERIALES Y MÉTODOS

El análisis implicó consto de dos técnicas utilizadas por otros estudios (ej. Espadas-Manrique et al., 2003; Escalante et al., 2007).



2.1. Modelado de la distribución de especies

En la primera parte se utilizaron 79,162 registros de presencia de 413 mamíferos de México obtenidos de la base de datos de GBIF (GBIF, 2012) y MamNA (Escalante y Rodríguez-Tapía, 2011), previamente depurados. Las variables ambientales fueron obtenidas a partir del MFSL (MoscowLab, 2011), cuya resolución es de 30 segundos de arco. A estas variables se les sometió a un análisis de correlación (FIV) para determinar cuales se emplearían con cierta especie en particular. Los modelos de distribución para cada especie (MDE) se realizaron mediante MaxEnt 3.3.3k (Phillips et al., 2006), cuya calibración se realizó de acuerdo con la literatura (Liu et al., 2005; Anderson y González, 2011). Para cada especie se realizaron de 20 a 40 réplicas según el número de datos de presencia de cada una. Los MDE fueron validados mediante el estadístico ROC. Para generar los MDE en el futuro, se realizaron tres proyecciones para cada una de las 413 especies. Las proyecciones se centraron en el horizonte 2090, bajo las condiciones del escenario A2 con tres Modelos de Circulación General Atmosféricos acoplados al Océano (MCGAO): a) CGCM3 (CGCM3A290), b) GFDLCM21 (GFDLCM21A290) y c) HADCM3 (HADCM3A290), los cuales tienen un buen desempeño en el modelado del clima (Conde et al. 2011).



2.2. Análisis de endemicidad

En la segunda parte, el análisis de endemicidad se elaboró mediante el programa NDM/VNDM ver.3.0 (Goloboff, 2012), el cual evalúa que tan endémicos son los taxones para un área determinada mediante el Índice de Endemicidad (IE). Para ingresar los datos al programa se realizaron los siguientes pasos: la creación de una matriz binaria, a partir de los MDE y la intersección con una grilla de 1° latitud-longitud, previamente etiquetada y editada en ArcGIS 9.3 (ESRI, 2008), repitiendo lo anterior para cada uno de los MCGAO. Se utilizaron los parámetros predeterminados, excepto el porcentaje de especies únicas para retener las áreas superpuestas el cual se modificó a 98%, con la finalidad de obtener áreas muy distintas entre sí, y poder observar mejor los cambios en las proyecciones. Se eligió la semilla aleatoria 362, dado que con ella se obtuvo el mayor número de áreas de endemismo en 153 pruebas con números al azar entre uno y 1000. Se realizaron consensos entre áreas de 25% de similaridad de especies (Escalante et al., 2009). Por último se realizó una distinción de las áreas obtenidas con NDM/VNDM, entre aquellas que sí representan un patrón de endemicidad o área de endemismo (AE) y las obtenidas de la superposición de fracciones de la distribución de al menos dos taxones, las cuales no necesariamente recuperan la historia biogeográfica, sino un patrón de congruencia local (PCL). Dicho proceso se repitió con cada uno de los MCGAO y el escenario elegido para el año 2090. Por último se realizó un importación y análisis de los resultados en ArcGIS 9.3 (ESRI, 2008).



3. Resultados

3.1. Modelos de distribución

Se obtuvieron 413 MDE para el presente, 396 para el escenario CGCM3A290, 378 para GFDLCM21A290 y 383 para HADCM3A290, lo que indica una pérdida de especies: 13 a 21 roedores, uno a ocho murciélagos, uno a dos carnívoros, uno a tres insectívoros, un lagomorfo dos primates y un piloso.



3.1. Análisis de endemicidad

AE y PCL escenario actual

Se obtuvieron 23 áreas de endemismo y 11 patrones de congruencia locales, con IE de 2.1 para las áreas con menor número de especies y congruencia entre sus distribuciones y hasta de 6.7 para las áreas con más especies endémicas. De las 23 AE, la de California es la que tiene un mayor número de especies (16), mientras las que tienen un menor número de especies fueron la Zona de Transición Mexicana, la Península de Baja California y la Sierra Madre Oriental Norte. Por otro lado el área de mayor tamaño fue la Neártica Oeste, seguida de la Zona de Transición Mexicana Amplia. Mientras que las áreas más pequeñas fueron el Distrito Este, Chiapas y la Oaxaca-Tehuacanense. Por último las áreas con un mayor IE fueron Oaxaca-Tehuacanense, Neotropical Amplia y California. La composición de las 23 AE se describe a continuación.

Altiplano Mexicano (AM): localizada en el norte de México (Sonora, Chihuahua, Coahuila) y a lo largo de la parte central de Estados Unidos, se compone por Bison bison, Geomys arenarius y Perognathus flavescens.

California (Cal): ubicada en Baja California, Baja California Sur y California, es representada por Chaetodipus californicus, Enhydra lutris, Microtus californicus, Neotoma macrotis, Peromyscus californicus, Sorex ornatus, Spermophilus beecheyi, Chaetodipus fallax y Scapanus latimus.

Chiapas (Chi): abarca desde Chiapas y Tabasco hasta Guatemala. Las especies que caracterizan esta área son: Peromyscus zarhynchus, Sorex stizodon y Tylomys tumbalensis.

Distrito Este (DE): ocurre en la parte este de la Faja Volcánica Transmexicana, en los estados de Morelos, México, Distrito Federal, Puebla, Tlaxcala, Hidalgo y Veracruz. Las especies que la conforman son: Peromyscus bullatus, Romerolagus diazi y Spermophilus perotensis.

Faja Volcánica Transmexicana (FVTM): se presenta en los estados de Jalisco, Colima, Michoacan, Guanajuato, Querétaro, México, Morelos, Distrito Federal, Hidalgo, Puebla, Tlaxcala y Veracruz. Las especies que la representan son: Cryptotis alticola, Neotomodon alstoni, Reithodontomys chrysopsis y Sorex oreopolus.

Golfo de México (GM): Área comprendida entre Tamaulipas, San Luis Potosí, Puebla, Hidalgo, Oaxaca, Veracruz, Tabasco, Chiapas y Campeche, a lo largo del Golfo de México hasta Centro América. Las especies que la componen son: Handleyomys alfaroi, Peromyscus mexicanus y Sylvilagus brasiliensis.

Mohave (Moh): al noroeste del país en los estados de Baja California, Sonora, California, Arizona y Nevada se ubica esta área, en la cual se distribuyen Perognathus longimembris, Peromyscus crinitus y Eumops perotis.

Neártica Oeste (NeaO): se extiende desde la costa oeste de Estados Unidos y Canadá hasta aproximadamente los 100 grados longitud Oeste. En México está representada por Lepus californicus, Taxidea taxus, Sylvilagus audubonii.

Neotropical (Neo): área que abarca desde el Sur de Tamaulipas, Veracruz, la parte costera de Jalisco, Guerrero, Oaxaca, Chiapas, Yucatán, Campeche, Tabasco, Quintana Roo hasta América del Sur. Las especies que la representan en México, Tamandua mexicana, Myotis nigricans, Micronycteris microtis, Potos flavus y Eptesicus furinalis.

Neotropical Amplia (NeoAmp): se extiende un poco más que Neo, principalmente hacia el norte por las dos costas de México, llegando a Sinaloa y Tamaulipas. Las especies presentes son: Herpailurus yaguarondi, Glossophaga soricina, Artibeus lituratus, Artibeus jamaicensis, Centurio senex, Leopardus weidii, Pteronotus personatus y Panthera onca.

Neotropical Pacífico Central (NeoPacC): abarca desde el norte de Jalisco, atravesando la costa del Pacífico hasta el norte de Panamá. Las especies que la caracterizan son: Baiomys musculus, Carollia subrufa, Hylonycteris underwoodi y Orthogeomys grandis.

Oaxaca-Tehuacanense (OaxTeh): localizada en el sur de Puebla hasta el centro sur de Oaxaca. Las especies que la distinguen son: Cryptotis magna, Cryptotis phillipsii, Habromys ixtlani, Habromys lepturus, Megadontomys cryophilus, Microtus oaxacensis, Microtus umbrosus, Peromyscus melanurus, Rheomys mexicanus.

Pacífico (Pac): esta área se compone por especies que se distribuyen a lo largo de la costa del Pacífico desde el estado de Sonora en México hasta Alta Verapaz en Guatemala. Las especies que la distinguen son: Liomys pictus, Macrotus waterhousii y Rhogeessa parvus.

Pacífico Centro (PacC): es una AE que se localiza en la parte central del Pacífico central de México. Compuesta por especies como Oryzomys melanotis, Pappogeomys bulleri y Sigmodon alleni.

Pacífico Norte (PacN): Se ubica en la sección norte de la costa del Pacífico entre Sonora y Nayarit. Se caracteriza por Chaetodipus artus, Chaetodipus goldmani, Chaetodipus pernix, Neotoma phenax y Reithrodontomys burti.

Península de Baja California (PBC): se presenta en la Península de Baja California, con especies como Chaetodipus rudinoris, Chaetodipus arenarius y Peromyscus eva.

Península de Yucatán (PY): se distingue por especies como Peromyscus yucatanicus, Cryptotis mayensis, Mazama pandora, Otonyctomys hatti, Rhogeessa aeneus y Heteromys gaumeri. Abarca desde Yucatán, Campeche y Tabasco en México hasta Corozal, Cayo en Belice y Petén en Guatemala.

Sierra Madre Oriental (SMO): se ubica en la sierra homónima entre Tamulipas y Oaxaca, y está compuesta por Microtus quasiater, Peromyscus furvus, Oryzomys chapmani y Sorex macrodon.

Sierra Madre Oriental Norte (SMON): se localiza en Coahuila, Nuevo León, Tamaulipas, Zacatecas, San Luis Potosí. Los taxones que la representan son: Sorex milleri, Sciurus alleni, Myotis planiceps y Cynomys mexicanus.

Soconusco (Soc): ubicada en las regiones montañosas de Chiapas, Guatemala y Belice. La constituyen las especies Cryptotis tropicalis, Macrophyllum macrophyllum, Microtus guatemalensis, Peromyscus guatemalensis, Peromyscus gymnotis y Reithrodontomys tenuirostris.

Tierras Altas de Centroamérica (TAC): se localiza en las Sierras de Centro América y regiones adyacentes, desde Chiapas hasta Panamá. Las especies que la conforman son: Cryptotis merriami, Habromys lophurus, Liomys salvini y Scotinomys teguina.

Zona de Transición Mexicana (ZTM): esta zona abarca desde los estados de Chihuahua, Coahuila y Nuevo León hasta Oaxaca y Veracruz, pasando por todos los estados del Bajío, altiplano y costeros. Se compone de tres especies: Corynorhinus mexicanus, Peromyscus difficilis, Sigmodon leucotis.

Zona de Transición Mexicana Amplia (ZTMA): el área cubre desde el sur de los Estado Unidos hasta el norte de Nicaragua, siendo representada por Conepatus leuconotus, Mephitis macroura y Myotis velifer.

Patrones de congruencia local

Se obtuvieron 11 patrones de congruencia local, los cuales se describen enseguida:

Patrón Neotropical 1 (PCLNeo1): este patrón es muy similar al AE Neotropical Amplia, aunque sus límites al sur pueden llegar hasta el norte de Argentina. Se presentan especies como Molossus sinaloae, Promops centralis, Saccopteryx bilineata, Artibeus phaeotis, Noctilio leporinus y Eumops glaucinus.

Patrón Neotropical 2 (PCLNeo2): se localiza en Veracruz y la cara este de la Sierra Madre Occidental, el sureste mexicano. Se presentan las siguientes especies: Bauerus dubiaquercus, Carollia perspicilata, Chiroderma villosum, Conepatus semistriatus, Lonchorina aurita, Peropteryx macrotis, Tapirus bairdii y Trachops cirrhosus.

Patrón Neotropical 3 (PCLNeo3): dicho patrón se caracteriza por la presencia de Desmodus rotundus, Leopardus pardalis y Oryzomys couesi. Ocupa un área que va desde Sinaloa y Tamaulipas al sureste mexicano.

Patrón Neotropical Mesoamericano 1 (PCLNeo-Meso1): va desde el sureste mexicano hasta el norte de América del Sur. Las especies que la comprenden son: Chironectes minimus, Artibeus watsoni y Heteromys desmarestianus.

Patrón Neotropical Mesoamericano 2 (PCLNeo-Meso2): este patrón se registra desde el sur de Veracruz al sureste de Oaxaca, probablemente se extiende hasta América del sur. El patrón evita la península de Yucatán y la parte oeste del complejo de la Sierra de Chiapas-Cuchumatanes. Las especies que lo identifican son: Cyclopes didactylus, Eptesicus brasiliensis, Peropteryx kappleri y Thyroptera tricolor.

Patrón Neotropical Mesoamericano 3 (PCLNeo-Meso3): este patrón es similar a PCLNeo-Meso2, únicamente se extiende más al norte de Veracruz y las especies presentes son: Alouatta palliata, Vampyrum spectrum, Caluromys derbianus, Carollia sowelli, Phyllostomus discolor, Platyrrhinus helleri y Rhynchonycteris naso.

Patrón Neotropical Atlántico (PCLNeo-Atl): cubre el área comprendida entre la Península de Yucatán hasta el noroeste de América del Sur. Las especies que la caracterizan son: Dasyprocta punctata, Mycronycteris schmidtorum, Alouatta pigra, Lophostoma evotis, Mimon crenulatum, Tayassu pecari y Chrotopterus auritus.

Patrón Neotropical-Ecuatorial (PCLNeo-Ecu): incluye desde la parte tropical de la costa del Pacífico mexicano en Sinaloa, pasando por América Central y probablemente hasta el norte de América del Sur (al Ecuador). Las especies que exhibe son: Glyphonycteris sylvestris, Choeroniscus godmani y Glossophaga commissarisi.

Patrón Neotropical-Golfo 1 (PCLNeo-G1): abarca desde el sur de Texas, por toda la costa del Golfo de México hasta Panamá. Las especies presentes son: Didelphis marsupialis, Diphylla ecaudata, Marmosa mexicana, Myotis keaysi, Orthogeomys hispidus y Sigmodon toltecus.

Patrón Neotropical-Golfo 2 (PCLNeo-G2): es muy parecido a PCLNeo-G1, aunque excluye a los estados de Morelos y la parte oeste de Oaxaca. Las especies presentes son: Ateles geoffroyi, Galictis vittata, Mazama temama y Myotis elegans.

Patrón Tropical Caribeño (PCLTro-Car): cubre la parte noreste de Centroamérica. Este patrón lo caracterizan Cabassous centralis, Phylloderma stenops y Tonatia saurophila.

AE y PCL escenarios futuros

Para el horizonte del 2090 se obtuvieron cambios en las AE tanto en número, tamaño y composición, lo que se puede observar en la Figuras 1. Cuando se compara entre el porcentaje perdido o ganado en cada área se puede observar que las AE menos afectadas en los tres MCGAO fueron la FVTM, DE, PacN (Figura 2), donde, aunque esta última sí se ve afecta en el número de especies que la componen (Figura 3).Además de la pérdida de AE y la reducción de tamaño, el CC puede intensificar la fragmentación de las AE como fue en el caso de la FVTM, donde el desplazamiento del AE hacia el occidente separó a los volcanes Iztaccíhuatl y Popocatépetl del Citláltepetl y el Cofre de Perote (Figura 4).






Figura 1. Número de AE que se obtuvieron en los escenarios propuestos.
Cabe mencionar que se obtuvieron nueve áreas nuevas en los escenarios futuros: seis con CGCM3A290; dos con GFDLCM21A290; mientras con HADCM3A290 se repitieron dos de CGCM3A290 y dos de GFDLCM21A290. En todas ellas se obtuvo un número pequeño de especies y por tanto un bajo IE.

Figura 2. Porcentajes obtenidos en los escenarios futuros de pérdida, conservación o ganancia de área para cada AE respecto al escenario actual.

4. Discusión y conclusiones

En cuanto a los modelos de distribución cabe señalar que si bien son una buena herramienta para conocer los impactos que tienen no sólo el CC sino el cambio de uso de suelo, las especies invasoras y el entendimiento de la distribución de la biodiversidad, no están exentos de la necesidad de tener más y mejores bases de datos. Muestra de ello es que aquí se descartaron más de 80 especies que también se distribuyen en México, pero de las que se carecen de suficientes datos. Lo anterior derivó en que muchas de las áreas obtenidas no estuvieran compuestas por especies que en otros estudios y bajo el uso de localidades si están presentes (Escalante et al., 2007).





Figura 3. Porcentaje de especies perdido o ganado para los diferentes escenarios futuros de acuerdo a las AE del presente.

A pesar de ello se lograron obtener áreas consistentes con otros estudios, además que bajo estas estrategias se pretende llenar esos vacíos de información para obtener análisis completos, debido a que en este caso se prefirió usar menos especies, pero con un conocimiento adecuado de su distribución, algo sumamente necesario cuando se trata de áreas de endemismo. Por otra parte, la escala y el área de estudio influyen sustancialmente en los resultados, ya que se obtuvieron una gran cantidad de patrones de congruencia local, debido al universo de análisis elegido. Además el tamaño de la grilla no nos permite observar cambios más locales, pero la ventaja de lo que se presenta aquí es la obtención de un análisis de forma más inmediata de un problema que avanza y se agrava muy rápidamente, y que por tanto exige herramientas que puedan dar resultados certeros y adaptarse de manera más rápida a los avances en las ciencias atmosféricas, pero aplicables a la biología. Este análisis nos permite concluir que el CC impactará de forma drástica la biodiversidad de México, puesto que en pocos años se transformarían gran parte de los ecosistemas, lo que en períodos anteriores sucedía en escalas temporales más amplias. Por ejemplo en el Pleistoceno, en donde el cambio climático transformó la biota de aquel momento a la que hoy se conoce, y que actualmente hemos obligado a una nueva transformación.






Figura 4. Ejemplo de los mapas obtenidos a partir de este análisis, donde se observa la transformación del AE FVTM y las distribuciones de las especies que la conforman.

Referencias

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